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高 三 物 理 二
时量：75分钟 满分：100分
第Ⅰ卷 选择题（共43分）
一、选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.用如图所示的装置研究光电效应现象，某同学用光子能量为2.75 eV的光照射光电管时发生了光电效应，电流表的示数不为0，移动滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0。则下列说法正确的是
A. 该光电子的遏止电压为2.75 V
B. 该光电管阴极的逸出功为2.75 eV
C. 滑动变阻器向左移动电流表示数减小
D. 仅增加入射光的强度，电流表的示数变大
2.如图所示，细绳一端固定在A点，跨过与A等高的B点处的光滑定滑轮后在另一端悬挂一个砂桶Q。现有另一个砂桶P通过光滑挂钩挂在AB之间，稳定后挂钩下降至C点，下列说法正确的是
A. 若只增加Q桶的沙子，再次平衡后C点位置可能不变
B. 若只增加P桶的沙子，再次平衡后C点位置可能不变
C. 若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后C点位置可能不变
D. 若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后砂桶Q位置一定上升
3.竖直放置的绝缘轻质弹簧一端固定于水平地面上，另一端连接带电小球A，在A球正上方有一用绝缘细线悬挂在空中的带电小球B，带电小球C恰好静止在A、B的正中间，如图所示。已知三个小球质量均为m，带电荷量绝对值相同且均可视为点电荷。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是
A.A、B两小球带同种电荷，A、C带异种电荷
B. 细绳上的拉力为
C. 剪断轻绳瞬间，A、C的加速度均为零
4. 如图所示，利用霍曼转移轨道可以将航天器从地球发送到火星。若地球轨道和火星轨道均可近似看成圆形轨道，则霍曼轨道就是一个近日点P和远日点Q都与这两个行星轨道相切的椭圆。当“天问一号”火星探测器到达地球轨道的P点时，瞬时点火后“天问一号”进入霍曼轨道，当“天问一号”运行到火星轨道的Q点时，再次瞬时点火后“天问一号”进入火星轨道。“天问一号”在地球轨道上和在火星轨道上运行，均可视为绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是
A. 若只考虑太阳对“天问一号”的引力，“天问一号”在地球轨道上的线速度小于在火星轨道上的线速度
B. “天问一号”运行中，其在霍曼轨道上P点的加速度和在地球轨道上P点的加速度大小相等
C. “天问一号”从P点运行到Q点的时间小于6个月
D. “天问一号”沿霍曼轨道运行时，在P点的动能最小
5. 随着经济的发展，高层建筑林立，但因楼间距等受限造成了采光问题，在室内即便是白天也比较昏暗。一位工程师参考莫泽灯原理设计了如下的装置，将太阳光导入室内。该装置由某种均匀透明材质制成，上下两端为半球体，半径为R，分别置于室外和室内；中间部分为圆柱体，圆柱体侧边用特殊的反光膜包裹，安装在建筑材料中。在测试中发现，当光束与AB夹角 时，照射到球面顶点的光经折射后恰好到达B点，则下列说法正确的是
A. 光束从室外射向半球体时，可能发生全反射现象
B. 透明材料对该光束的折射率为
C. 光束从空气射向透明材料时，传播速度不变
D. 圆柱体侧边特殊的反光膜可以用折射率更大的透明介质代替
6. 图甲所示为某公园内的嵌入式过山车轨道，图乙为该过山车轨道的结构示意图。左侧的曲面轨道与半径为R的竖直圆轨道相切于圆轨道的最低点P。一质量为m、可视为质点的过山车从左侧曲面轨道上距P点高为h处由静止开始运动，重力加速度为g，忽略一切摩擦和阻力。关于过山车的运动下列说法正确的是
A. 过山车在左边曲线轨道上运动时，支持力对小球做正功
B. 过山车释放点越高，在Q点与轨道间的相互作用力越大
C. 时，过山车在Q点对圆轨道的压力大小为零
D. 时，过山车对圆轨道无作用力的位置与圆心的连线和竖直方向的夹角为
7. 如图所示，比荷为的粒子从静止开始，经加速电场加速后进入辐向的电场进行第一次筛选，在辐向电场中粒子做半径为的匀速圆周运动，粒子轨迹所在处电场强度大小为，经过无场区从小孔处垂直边界进入垂直纸面向外的匀强磁场中进行第二次筛选，在与距离为小孔垂直边界射出并被收集。已知静电分析器和磁分析器界面均为四分之一圆弧，以下叙述正确的是
A. 静电分析器的电势高于的电势
B. 被收集的带电粒子一定带负电
C. 电场强度与磁感应强度的比值关系为
D. 若增大，调节静电分析器两板间电压，使粒子沿原轨迹运动，在不变的情况下，被收集粒子的比荷比原来大
二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8.2025年1月西藏日喀则市定日县发生6.8级地震，震后仅10分钟，解放军派出飞机飞往灾区，见证了中国速度和国家温暖。若在三维直角坐标系中的平面内有两个振动情况完全相同且沿轴方向振动的振源、，形成的地震波均在平面内传播（不考虑振幅的衰减），如图甲所示。M形成的地震波沿轴传播的波形图如图乙所示，、为轴上两质点，该波传到，两点的时间差为2 s，下列说法正确的是
A. 该地震波的波速为
B. 该地震波的周期为2 s
C.M形成的波使、两点振动情况总相同
9. 如图，ab、gh是以O为圆心的圆的两条相互垂直的直径，cdef 是圆的内接正方形，且 cd // gh，ce // ab。将两个电荷量均为 Q 的正电荷分别放置在 g、h 点。下列说法正确的是
A. 将一负试探电荷从 a 点由静止释放，试探电荷从 a 运动到 O 的过程中，加速度一定先增大后减小
B. c、d、e、f 点的电势不相等
C. c、d、e、f 点的电场强度相同
D. 加上一个平行圆平面的匀强电场后，c、d、f 的电势分别为 、、，则 e 点的电势为
10. 如图所示，光滑水平面上放有质量分别为 、 的A、B两小球。现给A一个初速度 ，使其与静止的B发生正碰。碰撞后，B小球冲上一个半径 的光滑竖直圆管轨道（轨道由一个四分之一圆管连接一个半圆管再接一个四分之一圆管组成，圆管内径远小于 R）。竖直轨道固定在平板车上，平板车开始时是锁定的，其左端紧挨水平面，平板车上表面与光滑水平面平齐。已知小球B运动至轨道最高点 C 时速度 ，重力加速度 ，不计空气阻力。则下列说法正确的是
A. 小球A和小球B发生的是弹性碰撞
B. 小球A和小球B碰撞过程中损失的机械能为6.75 J
C. 若解除平板车的锁定，且平板车可以在车轮所在水平面上无摩擦运动，小车（含其上固定的轨道）的质量为 M，小球A、B碰撞后，为保证小球B能从圆管轨道右侧滑出，则需
D. 若解除平板车的锁定，且平板车可以在车轮所在水平面上无摩擦运动，小车（含其上固定的轨道）的质量为 M，小球A、B碰撞后，为保证小球B能从圆管轨道右侧滑出，则需
选择题答题卡
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 得分
三、非选择题（本大题共5题，共57分）
11.（6分）某物理兴趣小组设计了如图甲所示的单摆装置验证机械能守恒定律。
（1）用游标为10分度的游标卡尺测量摆球直径，某次测量结果如图乙所示；则摆球直径 cm。
（2）第一组同学将摆球拉至不同高度，让摆球自由摆下，摆动过程中记录拉力传感器示数的最大值 与最小值 ，多次实验后作出 图像。若图像斜率 ，则可验证摆球摆动过程中机械能守恒。
（3）第二组同学查到当地重力加速度为 ，测得单摆的摆线长度为 ，将光电门正对摆球在最低位置时的球心处，将摆球拉起 角后，让摆球自由摆下，光电门遮光时间为 ，验证公式 （用 、、、 表示）即可。
12.（10分）电导率 定义为电阻率的倒数，通过测量水的电导率用于判断水质纯度，是评估环境污染的指标之一。为测量河水电导率，某研究小组采集河水样品并倒入内部装有电极板的样品池中，如图甲所示，其右侧电极板可以左右移动，移动时电极板与样品池间保持密封。
（1）使用多用电表欧姆挡×100倍率粗测池中河水样品的电阻 时，发现指针偏转过小，如图丙，接下来应将选择开关置于 ____（选填“×10”或“×1 k”）倍率。
（2）为了更准确测量样品的电阻需要设计电路，请根据自己设计的电路图将实物图乙连接完整。
（3）移动电极板，测量池中河水样品的长度 ，据电压表、电流表读数求得对应电阻 ，以 为横坐标、 为纵坐标描点，作出 图像如图丁。
（4）池中河水样品总体积 ，若 图像斜率为 ，则河水样品电导率 ，
（5）有同学认为，由于电流表内阻不为0使河水样品电阻测量值偏大，所以本实验采用图像法处理数据得到的电导率测量值会偏小，你同意他的观点吗？ 简要说明理由 ____。
13.（10分）家用储水式压力罐常被用于二次供水，其简要结构如图所示。压力罐的总容积为360 L，初始时罐内无水，水龙头处于关闭状态，水管容积可忽略不计，罐内气体压强为 。接通电源，第一次启动水泵给罐补水，当罐内压强增大到 时水泵自动断开电源，停止补水。罐内气体可视为理想气体，压力罐密闭性、导热性能良好，环境温度不变，已知10 m高水柱产生的压强为 ，水龙头到压力罐底的高度为 ，当水龙头不出水时，压力罐中剩余水深 ，再次启动水泵补水。求：
（1）水泵第一次工作注入水的体积 ；
（2）水泵工作一次可给用户输送水的体积 。
14.（15分）如图甲所示，一个轻质导体大圆环与一个半径可忽略的小圆环通过一根轻质导体辐条连接，电阻为R，长度为L（即大圆环半径）。在辐条的中点处固定一个金属小球，小球质量为m，电阻不计。如图乙所示，足够长的水平平行导轨固定不动，导轨间距也为L，左侧装有一根竖直的金属转动轴。将图甲中的圆环装置套在该转动轴上，使其可在水平面内自由转动。通过导线和电刷将圆环装置与导轨回路连接成闭合电路。一根长度等于L、质量也为m、电阻也为R的导体棒垂直放置在导轨上，并与导轨保持良好接触。整个装置处于两个区域的匀强磁场中，两处磁感应强度大小均为B，方向均竖直向上。不计一切摩擦阻力、空气阻力及其他电阻，初始时所有物体均静止。
（1）仅给导体棒MN水平向右的初速度 ，导体棒开始运动时棒的电流大小I；
（2）若导体棒固定，给装置甲一个初始角速度 ，求装置甲中辐条转动的最大角度 ；
（3）若装置甲不固定，仅给导体棒MN水平向右的初速度 ，求达到稳定时棒MN的速度 ，以及达到稳定过程中系统产生的焦耳热Q。
15.（16分）如图所示，以竖直方向为y轴、水平方向为x轴在竖直平面内建立xOy坐标系，现在x轴上固定一个带正电的点电荷，其电荷量大小为Q。在y轴上固定一根足够长的光滑绝缘细杆，细杆的下端刚好在坐标原点O处。有一电荷量为q、质量为m、可视为质点的小圆环，现将其套在细杆上由P处静止释放，小圆环从O处离开细杆后恰好绕点电荷Q做半径为R的匀速圆周运动，匀速圆周运动的周期为T（T的大小未知），小圆环的重力可忽略不计。若规定无穷远处电势为零，点电荷产生的电势公式 （r为到点电荷的距离）。求：
（1）求小圆环绕点电荷Q做半径为R的匀速圆周运动时的线速度大小；
（2）PO两点间的距离；
（3）若将小圆环从杆上的N处由静止释放，圆环从O处离开细杆后绕点电荷Q做椭圆运动，其周期变为 ，小圆环的椭圆运动可类比行星绕中心天体的椭圆运动，则NO间距为多少？
高三物理二参考答案
一、二选择题（1～7每小题4分。8～10每小题5分，选对但不全得3分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C C B B D D AD AD BC
1.D 遏止电压就是使光电流减小到0的反向电压，即1.7 V，根据爱因斯坦的光电效应方程可得 ；当滑片向a端滑动时，反向电压减小，光电流变大；仅仅增加入射光强度，单位时间内发出的光电子数目增加，电流表示数变大。
2.C 对砂桶Q分析有，设两绳的夹角为，对砂桶P的C点分析可知受三力而平衡，而C点为活结绳的点，两侧的绳张力相等，有，联立可知，故增大Q的重力，夹角变大，C点上升；增大P的重力时，夹角变小，C点下降；故A，B均错误；由平衡知识，若，可得，故两砂桶增加相同的质量，依然可以平衡，C点的位置不变；故C正确，D错误。
3.C C静止在A、B正中间，设A与C的距离为r，则B与C的距离也为r。三个小球电荷量绝对值相同，根据库仑定律，A、C间库仑力大小与B、C间库仑力大小相等，记为F。C受向下的重力mg，要保持平衡，A、B对C的库仑力必须均为向上，因此A、C带同种电荷且与B带异种电荷。因此平衡条件为，解得，A、B间距为2r，A、B带异种电荷相互吸引，库仑力大小为，B受力平衡，故A、B错误，剪断细绳瞬间，A、C受到的力不变，故加速度为零，C正确；对B球列牛顿第二定律，可得加速度为，故D错误。
4.B 由万有引力提供向心力有，整理得，地球轨道半径较小，线速度较大，故A错误；在两条轨道的P点，航天器到太阳的距离相同，仅受太阳万有引力作用，加速度均为，故B正确；霍曼轨道的半长轴a大于地球轨道半径，由开普勒第三定律有，故个月；从P点到Q点的时间为半个周期，大于6个月，故C错误；航天器沿椭圆轨道运动时近太阳处速度较大，P点为近日点，速率最大，动能最大，故D错误。
5.B 光束从光密介质射向光疏介质，才可能发生全反射现象；光在不同介质中传播速度不同；由题意可知，光路图如图所示，
由几何关系可知，入射角为，折射角为，根据折射定律有，A、C、D错误。
6.D 过山车在左侧曲线轨道上运动时，支持力始终与速度垂直，不做功，故A错误；当过山车在Q点刚好与管道没有作用力时，根据牛顿第二定律得，过山车从左侧曲面轨道上距P点高为h处由静止开始运动，到达
道间作用力越大，故B错误； 时，过山车由机械能守恒定律得
，设在Q点时轨道对过山车有竖直向下的压力，大小为F，根据牛顿第二定律有
，解得 ，由牛顿第三定律得过山车在Q点对轨道的压力大小为 ，故C错误；如果过山车对轨道无作用力的位置与圆心的连线和竖直方向的夹角为 ，如图所示。
设此时过山车速度为 ，此时根据牛顿第二定律有 ，设过山车由静止开始运动的高度为 ，由机械能守恒定律得 ，解得 ，故D正确。
7.D 磁场垂直纸面向外，粒子在磁场中从 到 的偏转方向可由左手定则判断。磁感线穿入手心，四指指向正电荷运动方向，大拇指指向受力方向，结合轨迹可知粒子带正电；粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，向心力由电场力提供。正电荷受力向内，故电场方向由 指向 。沿电场线方向电势降低，所以 ，即 电势低于 ，故A、B错误；加速电场中 ，得 ，静电分析器中电场力提供向心力 ，得 ，
磁场中轨道半径 ，由 ，得 ，故 ，故C错误；由 ，
粒子从 射出要求 不变。若B不变，U增大，则k必须增大，故D正确。
8.AD M形成的地震波传到a、b两点的时间差即为振动由 处传到b点的时间，根据速度公式有
，故A正确；根据 ，结合图可得波长为8 km，解得 ，故B错误；因M形成的波使a点的振动总与 处质点的振动情况相同，而 处质点的振动情况总与b点的振动情况相反，故M形成的波使a、b两点振动情况总相反，故C错误；设x轴上O到b点之间某点到坐标原点的距离为x，若该点为振动加强点，则满足 ，整理可得 ，n无解，故D正确。
9.AD 设圆半径为R，由场强叠加可知a点的场强为 ，ab与cd交点处的场强为
，而O点的场强为零，可知从a点到O点场强先增加后减小，则将一负试探电荷从a点由静止释放，试探电荷从a运动到O的过程中，电场力先增大后减小，即加速度一定先增大后减小，A正确；由对称性可知，c、d、e、f点的电势相等，B错误；根据等量同种电荷周围的电场线分布，结合对称性可知，c、d、e、f点的电场强度大小相同，但方向不同，C错误；因两个等量正电荷在c、d、e、f四点的电势相同，加上一个平行圆平面的匀强电场后，cd间电势差与ef间的电势差相等，若c、d、f的电势分别为 、、，则 ，可得e点的电势为 ，D正确。
10.BC 从最低点到最高点C上升高度为2R，机械能守恒，有 ，解得 ，碰撞前后系统动量守恒，有 ，解得 ，碰撞前总动能 ，碰撞后总动能，因 ，故有机械能损失，损失的能量 ，故A错误，B正确；假设小球B运动到轨道最高点时刚好与车共速，根据水平方向动量守恒，有 ，根据机械能守恒可得 ，解得 ，要使小球B能从圆管轨道右侧滑出，应使小车的质量大些，满足小球B通过轨道最高点时，球速大于车速，故需 。故C正确，D错误。
三、非选择题（本大题共5题，共57分）
11.（6分，每空2分）
（2）摆球在最高点（速度为0），拉力最小
摆球在最低点，拉力最大，向心力满足
若机械能守恒
联立整理得
则在图像中，若斜率，则可验证摆球摆动过程中机械能守恒
（3）设小球质量为，摆球下降高度
减小的重力势能为
光电门测速近似为 ，增加的动能为
两式联立验证减小的重力势能等于增加的动能，得 即可
12.（10分，每空2分）
（1）
（4） 0.02～0.03
（5）不同意，据，电流表内阻对图像斜率没影响，因此对电导率的测量没影响
（1）多用电表欧姆挡指针偏转过小，说明待测电阻阻值大，换用大倍率挡位，故选填。
（2）根据电路图将实物图连接完整见答案。
（4）根据电阻定律 ，河水总体积
根据电导率定义可得
因此图像的斜率为，则
由图可得图像的斜率为
代入数据解得
（5）不同意，据可知，电流表内阻会使电阻测量值偏大，但对图像斜率没有影响，因此对电导率的测量没影响。
13.（10分）（1）以罐内的气体为研究对象，在初始状态时，有，
末状态时，有，气体的体积为，由于气体发生等温变化，由玻意耳定律可得 …………… 2分
解得 …………………………………………………………… 1分
则水泵第一次工作注入水的体积为 …………………………… 2分
（2）设水龙头不出水时，气体的压强为，体积为，而 …………………………… 1分
对气体，由玻意耳定律可得 …………………………………………………………… 2分
14.（15分）（1）金属棒切割磁感线产生动生电动势为 ………………………………………… 1分
由闭合电路的欧姆定律得 ……………………………………………………………… 1分
解得 ………………………………………………………………………………… 1分
（2）由电磁感应定律可知辐条旋转切割感应电动势为 ……………………………………… 1分
由闭合电路的欧姆定律得 ……………………………………………………………… 1分
解得 …………………………………………………………………………… 1分
对辐条和金属小球列动量定理得 ……………………………………… 1分
且 ……………………………………………………………………………… 1分
可得辐条转动的最大角度 ………………………………………………………… 1分
（3）系统稳定运动时， ……………………………………… 1分
由动量定理可知对于导体棒MN有 ……………………………………… 1分
对于装置甲有 …………………………………………………………………… 1分
可得 …………………………………………………………………………………… 1分
由系统能量守恒定律可得
导体棒MN运动过程中产生的焦耳热 ……………………………………………………… 2分
15.（16分）（1）对圆环，圆周运动过程有 …………………………………………… 2分
…………………………………………………………………………………… 1分
（2）设PQ的距离为，对圆环，从静止释放到O点过程有 …………………… 2分
解得 …………………………………………………………………………………………… 1分
则有 …………………………………………………………………… 2分
（3）对圆环绕点电荷做椭圆运动，令其距离点电荷的最远距离为，类比开普勒第三定律有 ……
………………………………………………………………………………………………………………… 1分
解得 …………………………………………………………………………………………… 1分
类比开普勒第二定律：设圆环在O点速度为，距离点电荷最远点速度为，
则有 …………………………………………………………………………………… 1分
圆环从椭圆的O点运动到距离点电荷最远点过程有
………………………………………………… 1分
解得 …………………………………………………………………… 1分
圆环从N处由静止释放到运动到O点过程有
……………………………………………………… 1分
解得 …………………………………………………………………………………………… 1分
则有 ……………………………………………………………… 1分

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